2025/03/18
Effect of Volumetric Energy Density on the Evolution of the Microstructure and the Degradation Behavior of 3D-Printed Fe-Mn-C Alloys from Water-Atomized Powders
Cao, Q.N.; Cherqaoui, A.; Michelin Beraldo, C.H.; Paternoster, C.; Gélinas, S.; Blais, C.; Mengucci, P.; Mantovani, D. (2025). Effect of Volumetric Energy Density on the Evolution of the Microstructure and the Degradation Behavior of 3D-Printed Fe-Mn-C Alloys from Water-Atomized Powders. Metals 2025, 15, 101.
La fabrication additive des métaux ouvre de nouvelles perspectives d’innovation pour la production sur mesure dans de nombreux domaines, y compris la médecine, bien qu’elle introduise de nouveaux défis à surmonter afin de garantir que les propriétés des pièces fabriquées soient égales ou supérieures à celles des procédés de fabrication conventionnels. Dans cette recherche, des alliages poreux et biodégradables de Fe-Mn-C ont été fabriqués par une technique d’impression 3D en utilisant quatre densités d’énergie d’impression différentes, variant de 62,5 à 125,0 J/mm³. L’effet de la densité d’énergie d’impression sur la microstructure et le comportement de dégradation a été étudié. Des densités d’énergie plus faibles ont conduit à une porosité plus élevée et à la présence de particules de poudre non fondues, tandis que l’alliage imprimé à 104,2 J/mm³ présentait la plus faible densité de pores et la plus petite taille de grain. Les tests de dégradation ont révélé que l’échantillon imprimé à 62,5 J/mm³, avec la plus grande densité de pores, ainsi que l’échantillon imprimé à 104,2 J/mm³, avec la plus petite taille de grain, présentaient des taux de dégradation plus rapides. L’alliage imprimé avec la plus haute densité d’énergie, 125,0 J/mm³, a démontré la plus grande taille de grain et le taux de dégradation le plus lent. Les analyses par spectroscopie à dispersion d’énergie et par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier ont identifié le carbonate de manganèse comme principal produit de dégradation, avec la formation secondaire de phosphate de calcium. Ces résultats apportent une compréhension précieuse de la relation entre les paramètres d’impression, la microstructure et le comportement de dégradation, essentielle pour optimiser les performances des alliages Fe-Mn-C dans les applications de matériaux biodégradables.